换流站设备巡视模式创新应用

郑映斌 康文 张宏 杨江涛

（国网湖南省电力有限公司检修公司）

0 引言

换流站设备种类复杂、占地面积大、重要性极高，其主通流回路设备接头发热、充油设备异常产气、测量值偏差和控保系统隐蔽缺陷等发生直流停运事件还是时有发生。单靠运维人员传统人眼全站巡视模式，巡视效率低，巡视手段少，无法满足跨区直流输电系统持续稳定运行的要求。

对此，以鹅城站为例进行一些探索，分析设备缺陷特征，应用智能、远程视频和在线监测技术，寻找更佳设备巡视模式，提高巡视效率，提升巡检效果。

1 换流站设备特征

近几年国网公司直流换流站总体运行平稳，现对2015～2017年期间，国网直流换流站因站内设备故障或异常导致的直流闭锁情况进行统计，具体情况如下。

2015年国网公司在运29座直流换流站因站内设备原因共发生闭锁12次，其中阀设备故障1次，直流控制保护设备故障2次、直流场一次设备故障6次、交流及辅助设备故障2次、其他原因1次，如图1所示。

图1 2015年国网换流站闭锁情况

2016年国网公司在运31座直流换流站因站内设备原因共发生闭锁12次，其中控制保护系统单元件故障3次、控制保护软硬件设计缺陷3次，运检水平不足3次，主设备故障2次，换流阀部件故障1次，如图2所示。

图2 2016年国网换流站闭锁情况

2017年国网公司在运35座直流换流站因站内设备原因共发生闭锁9次，其中套管设备故障4次，运检水平不足2次，阀控系统元件故障2次，控制保护系统故障1次，如图3所示。

图3 2017年国网换流站闭锁情况

通过近三年国网换流站闭锁情况统计和分析，故障主要集中为直流一次设备、换流变套管、直流控制保护系统，迫切需调整传统巡视模式，借助互联网、视频系统和在线监测系统等才能更好地服务好直流系统，提高直流系统稳定性和可靠性。

2 搭建设备智能巡视平台

针对超（特）高压换流站设备点多面广、布局分散和设备特征等，充分利用互联网技术、智能巡检系统、互联网+、视频远程监控系统、自动化技术和辅助监控系统等技术，搭建换流站设备巡视管理平台[1-2]。

该平台采用NFC识别、硬件安全隔离技术、远程数据库及视频采集，开发功能强大的设备巡视系统[3]，拥有报警多样化、多层化和自动抄录等技术。平台下设远程监控管理系统、智能巡检管理系统、巡检机器人管理系统、远程视频监控管理系统和在线红外监测系统等，能实现换流站/变电站准确实时采集信息的发送、接收[4]。同时设置安全操作、信息处理、在线计算及制表、系统自诊断与自恢复功能、主设备运行监视等功能，实现对换流站设备巡视智能化管理，其设备巡视管理平台如图4所示。

图4 换流站设备巡视管理平台结构图

3 巡视模式创新

为进一步加强换流站设备运行的巡视工作质量，规范运行巡视管理，提高巡视工作的针对性和有效性，进一步提高设备健康水平，结合现场实际，创新换流站差异化及专业化相结合巡视模式，具体如下。

“人+机+器+物”协同合作，差异化和专业化巡视相结合，交叉补位，扫除巡视盲点，精益提升设备巡视质量。

人即是“运维人员”，机即是“巡检机器人”，器即是“巡检器”，物即是“高清摄像头”。采用运维差异化巡检和专家专业化巡检方式，按周期分为日巡检、月巡检、季巡检和特殊巡检，按方式分为运维人员现场巡视、专家专业化巡视、机器人巡视和高清视频巡视。

规划好整站巡视路线，设备巡检区域分每日必巡区域和非必巡区域。每日必巡区域为重点设备，主要为影响直流系统闭锁的核心设备，如双极换流变、平抗、极控制保护系统、双极阀厅、双极直流场，要求运维人员每日必须进行巡检；非必巡区域分为A、B、C三个区，按照日巡检周期表进行巡检，确保A区每周至少巡检一次，B、C区每周至少巡检两次。设备巡视周期表如下表所示。

由表中可看出，整站设备巡视采用差异化交叉补位进行巡视，充分利用远程视频监控系统，补充巡视盲点，同时为促进运维人员深入掌握设备状况，提升专业技术水平和设备管理水平，适应“运维一体”管理需要，落实“设备主人制”，增加专家特训和设备运行状态评价，全面、全方位、全过程提升发现问题的能力和设备巡视管控能力。

表 设备巡视周期表

通过对比机器人和人工巡视路线可发现，两者每天的巡视范围各不相同，形成互补。在充分保证整体巡视范围和效果的前提下，减少了人工巡视次数和巡视工作量。在换流站少人值守的情况下，更有利于将有限的人员精力集中到设备巡视中，提升设备巡视有效性和针对性。图5和图6分别为实际应用中机器人巡视和接地极无线视频监控。

图5 机器人巡视图

4 实施效果

4.1 扫除巡视盲区，提升巡视效率

通过合理规划机器人巡视路线，定时对室外一次设备进行巡视，智能机器人巡检系统及专家审核能及时发现漏油、外观损坏、瓷瓶破裂等设备异常状况，弥补了高空摄像头无法巡视到的设备死角，缓解了少人值守的设备巡视频率和巡视压力。通过远程视频监控巡视能够及时发现充油设备漏油、外观损坏、瓷瓶破裂等设备异常状况，弥补运维人员巡视和智能机器人巡视的高位盲区。图7为阀厅红外在线监测画面。

图6 接地极无线视频监控图

图7 阀厅红外在线监测系统显示画面

以日常设备巡视为例，实施新的巡视模式以前，每天现场设备巡视、全站设备巡视及数据抄录需要42工时，采用新巡视模式后，只需18工时，工时工作量较以前下降了57%。

4.2 实现实时巡视，提升发现能力

相对传统的人工巡视，智能机器人巡检系统和视频监控系统能够对一次设备本体以及设备连接头等的温度、SF6气体压力等进行实时采集和监控，并采用同类分析、三相设备对比及历史趋势分析等手段，对以上数据进行智能分析和诊断，实现对设备故障的判别和自动报警，并以全自主、本地或远方遥控模式代替或辅助人工进行换流站巡检。

远程图像监控系统、在线监测系统、远程监盘系统等辅助监控系统应用使得换流站运维工作运转更加的高效，更能实现统筹、关联，减少运维重复性工作、以及数据不对称、不完整、抄录不及时等问题，保证换流站设备管理的合理性和数据链的畅通，使得换流站设备缺陷、隐患处理更及时，提高系统可靠性，带来显著效益[5]。

4.3 差异+专业化巡视，实现巡视全覆盖

“人+机+器+物”协同合作，差异化、视频化和专业化巡视应用。最终达到促使换流变/变电站设备巡视的规范化、自动化和智能化，设备巡视的全方位、全覆盖、全天候运转，做到设备巡视的精益化和互动化，提升设备巡视质量。

5 持续改进措施

5.1 拓展智能机器人功能

跟踪智能机器人新巡视模式的应用情况和功能拓展，如添加紫外测温、设备局部放电检测等新“武器”，增强设备诊断分析和仪表仪器在线数据抄录功能；探讨研发室内智能机器人移动检测系统，为电网安全稳定运行、换流站少人值守工作顺利实施提供帮助。

5.2 拓展图像监控系统功能

进一步拓展图像监控系统的功能，优化摄像头配置，增加定期自动红外测温功能，达到对设备状态（开关、刀闸状态）和辅助设备进行全面监视、发现缺陷并及时报警、提醒监控人员。图像监控系统设置开关、刀闸等设备的操作联动功能，实现一次设备操作后实际位置的远程查看；电子围栏监视系统与当地派出所进行告警联动，实现换流站/变电站安保的快速响应[6]。

5.3 拓展在线监测系统功能

继续引进和完善后台监控装置，如添加500kV开关、避雷器动作次数在线监测功能，同时采用技术手段将分散式在线监测系统数据传递到集控中心，以便于对设备数据进行查看、分析和监视[4]。

5.4 开发智能监盘机器人

研发智能监盘机器人，实现对换流站运行人员工作站事件记录、系统运行方式实时摄像扫描、智能分析、告警提示和短信联动发送功能，减轻运维人员的监盘负担，提升应急处置效率和正确性。

6 结束语

本文在总结直流换流站设备缺陷及特征的基础上，基于互联网技术，将在线监测系统、智能管理系统、巡检机器人、远程视频监控等有机物联，搭建换流站设备巡视管理平台。同时将安全文化、安全监督融入深化到日常设备巡视中，最终达到“人+机+器+物”协同合作，差异化和专业化巡视相结合，提升换流站运维人员设备巡视、操作和监控管理水平，为推进换流站向智能化、数字化发展提供现场实际应用参考价值。